Messgastrocknung im Ex-Bereich. Ganzheitliches Kühler- und Kondensatabführungskonzept

Für Emissionen und Prozessgase, deren Zusammensetzung bestimmt werden soll, gilt: Trocken müssen sie sein, bevor es in den Analysator geht. Neben Messgaskühlern spielen dabei Kondensatabführpumpen eine wichtige Rolle. Eine besonders zuverlässige Ausführung, die in Kombination mit dem ebenfalls Ex-geschützten Kompressorkühler vorteilhafte Systemlösungen etwa auch in der Öl- und Gasindustrie ermöglicht, gibt es jetzt auch für den explosionsgefährdeten Bereich.

Die genaue Prozessgasmessung steht und fällt mit der Zuverlässigkeit der Messgasaufbereitung, ebenso wie die lange Lebensdauer der Analysatoren. Gut aufeinander abgestimmte Systeme, die das Gas trocknen, das dabei anfallende Kondensat abführen und schließlich die Zusammensetzung analysieren, machen genaue Messungen möglich.

Mit den Peristaltik-Kondensatpumpen CPsingle und CPdouble hat Bühler Technologies bereits zur Achema 2015 Prototypen vorgestellt, die besonders wartungsfreundlich und langlebig sind. Zahlreiche konstruktive Details sorgen dafür. Insbesondere sorgt Bühler mit geeigneten Schlauchmaterialien für eine hohe Beständigkeit gegenüber korrosivem Kondensat. Bereits Ende 2015 wurden die ersten Ausführungen, gut abgestimmt auf die unternehmenseigenen Gaskühler, ausgeliefert. Sowohl die einfache Installation mit Anschluss an den Gaskühler als auch die Doppelkopfvariante der Pumpen sorgen seitdem für geringe Investitionen. Nun hat das Unternehmen die neuen Pumpenmodelle für den Ex-Bereich ertüchtigt. Der Zulassungsprozess ist weitgehend abgeschlossen. Seit Anfang 2017 können CPsingle und CPdouble mit Atex-Zulassung im explosionsgefährdeten Bereich der
Zone 2 eingesetzt werden. Inzwischen sind die Pumpen auch in IECEx-Ausführung sowie – für den US-amerikanischen Markt – mit Class-1/Div-2-Zulassung verfügbar. In Zone 1 gemäß Atex und IECEx wird künftig die entsprechend zertifizierte CPdouble eingesetzt, die sich für zwei Messgaswege, aber auch für Applikationen mit nur einem Messgasweg eignet.

Ex-geschützte Kombilösungen

Oliver Fries, Vertriebsleiter im Bereich Gasanalyse von Bühler Technologies, rechnet damit, sich mit der Ex-Zertifizierung wichtige Märkte zu erschließen: „Bisher konnten wir für Zone 1 oder Zone 2 lediglich Kühler mit automatischen Ableitern liefern, die nur für den Druckbetrieb geeignet sind. Mit den Peristaltikpumpen für den Ex-Bereich in Kombination mit Ex-geschützten Kompressorkühlern bieten wir den Systemvorteil nun auch für Analysemessstellen in Ex-Bereichen, die bei Unterdruck, also im Saugbetrieb, gefahren werden.“ Die Zone-1-Peristaltikpumpe kann direkt an die Zone-1-Version des Kompressorkühlers montiert werden.

Die Abführung des Kondensats via Schlauchpumpe sei auch dann unabdingbar, wenn geringe Konzentrationen von wasserlöslichen Komponenten wie zum Beispiel Schwefeldioxid bestimmt werden sollen, meint Fries und erläutert: „Die Auswascheffekte wären mit automatischem Kondensatableiter ungleich größer. Es ist dann technisch notwendig, dass man die beheizte Leitung direkt bis an den Kühler heranführt und das Kondensat mit einer Peristaltikpumpe abführt.“ So lieferte Bühler schon seit Jahren die eigenen Kühler in Kombination mit einer zugekauften Schlauchpumpe, die allerdings nicht für den Ex-Bereich verfügbar war.

Gleiches Prinzip für Ex und Nicht-Ex

Mit den im eigenen Haus entwickelten Schlauchpumpen erfüllt Bühler aber nun etliche Wünsche seiner Anwender. Die Atex-Ausführungen unterscheiden sich durch die Gehäusefarbe zwar augenfällig von den Nicht-Ex-Ausführungen. Denn zugemischter Kohlenstoff zur Sicherstellung der Ableitfähigkeit macht das vorher transparente (Schlauchabdeckung) bzw. graue (Motorgehäuse) Material komplett schwarz. Doch außer der für Instandhalter vorteilhaften Transparenz blieben alle Vorteile erhalten.

Prinzipbedingt schützen peristaltische Pumpen das gesamte System vor Fremdluft. Treten korrosive Kondensate auf, so kann man durch die Wahl der Schlauchmaterialien für hohe Lebensdauer sorgen. Standardschläuche aus Norprene sind bereits gut beständig gegenüber vielen Chemikalien; Marprene bei oxidativ wirkenden Kondensaten und Fluran bei Vorhandensein von Ölen, Benzinen und anderen Lösemitteln sind weitere mögliche Materialien.

Besser warten ohne Werkzeug

Für die gesamte CP-Baureihe gilt: Sie lässt sich besonders gut und komfortabel bedienen. Man kann die Pumpen werkzeuglos warten, wobei Details wie eine mit dem Pumpenkopf verbundene Rändelschraube und kleine Pfeile am Gehäuse, die Kondensatein- und -ausgang anzeigen, den Schlauchwechsel erleichtern. Für eine lange Lebensdauer der peristaltischen Pumpen sorgt eine spezielle Lagerung der Welle. Sie wird aus dem Motorraum über ein zweites Lager durch den Rotor vorne hinausgeführt. Dadurch wird sie sehr gut stabilisiert, was für einen ruhigen und damit materialschonenden Lauf sorgt. Die Überlänge der Welle ist zudem die Voraussetzung für die zweisträngige Ausführung als CPdouble, die das Kondensat aus zwei Gaswegen abführt.

CPsingle und CPdouble für Zone 2 bzw. Class 2/Div. 2 gibt es als Gehäuseversion in Schutzart IP 44 bzw. Einbauversion in IP 40. Die Pumpentypen sind in einem abschließbaren Gehäuse zu montieren, wobei für die Varianten mit Atex- und IECEx-Zertifikat ein Ex-e-Gehäuse (alternativ EN 60079.0) mit Schutzart IP 54 nötig ist. Gemäß der Atex-Kennzeichnung der bereits zugelassenen Zone-2-Geräte FM16Atex0030X II 3G Ex nA IIC T4 Gc (analog IECEx FMG 16.0018X Ex nA IIC T4 Gc bzw. für den amerikanischen Markt USA/Canada: Cl.1/Div. 2 Gps: A, B, C, D T4) sind die Pumpen der CP-Baureihe als „nichtfunkende Betriebsmittel“ (Zündschutzart nA) eingestuft. Wie bei Betriebsmitteln der Zündschutzart „Erhöhte Sicherheit“ gibt es keine Zündquellen durch heiße Oberflächen oder elektrisch bzw. mechanisch erzeugte Funken. In Zone 2 tritt explosionsfähige Atmosphäre definitionsgemäß nur äußerst selten auf. Die Temperaturklasse T4 besagt, dass die Oberflächentemperatur maximal 135 °C erreichen darf.

Für die Zone-1-Ausführung wurde für den elektrischen Teil die Schutzart Ex d (druckfeste Kapselung) gewählt. An der Zertifizierung wird mit Hochdruck gearbeitet. Fries sagt: „Wir rechnen mit einem reibungslosen Ablauf, sodass wir die CPdouble für Zone 1 voraussichtlich im September 2017 ausliefern können.“ Dann gibt es auch für Anwendungen in der Petrochemie und im Sektor Öl und Gas eine ebenso vorteilhafte Kombination aus Kühler und Kondensatabführung, die genauso langlebig, zuverlässig und wartungsfreundlich wie die Bühler-Gasaufbereitungslösungen für den Nicht-Ex-Bereich ist.

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